[논문]6.6㎸/200A급 DC 리액터헝 초전도한류기의 단시간운전 및 단락시험

안민철; 이승제; 강형구; 배덕권; 윤용수; 고태국

[국내논문] 6.6㎸/200A급 DC 리액터헝 초전도한류기의 단시간운전 및 단락시험
Short-term Run and Short-circuit Test of 6.6㎸/200A DC reactor Type Superconducting Fault Current Limiter 원문보기

안민철 (연세대학교) , 이승제 (프리컴시스템(주) , 강형구 (연세대학) , 배덕권 (연세대학) , 윤용수 (안산공과대) , 고태국 (연세대학교)

6.6㎸rms/200Arms DC reactor type superconducting fault current limiter (SFCL) has been developed. This paper deals with the manufacture and short-circuit test of the SFCL. DC reactor was the HTS solenoid coil whose inductance was 84mH. AC/DC power converter was performed as the dual-mode operation. The short-term run(1 sec) and short-circuit test of this SFCL was performed successfully. The experimental results have a similar tendency to the simulation results. In short-circuit test, at 2 cycles after the fault, fault current limitation rate was about 30％.

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문제 정의

본 논문에서는 6.6kV「ms/200Arms 급 DC 리액터형 한류기의 제작과 단시간 운전, 그리고 단락시험을 설명하였다.
본 논문에서는 6.6kVrms/200Arms 급 DC 리액 터형 한류기의 제 작과 단시간 운전 및 단락사고 시험 결과를 기술하였다. 얻어진 결론은 다음과 같다.

가설 설정

6kVrms/ 200Arms의 정상 전원을 1초간 투입한 후 3상단락시험을 행하였다. 한류기가 없을 경우를 가정한 사고전류는 4kArms 로 시험 세팅하였으며 단락 사고 시간은 최대 3 cycles(50ms)로 하였다. 그림 6은 단락 사고시간이 2 cycles 인 경우의 각 상의 선 전류에 대한 실험 결과이다.

제안 방법

있다. 본 연구에서는 그림 1과 같이 초전도코일을 한 개만 사용하여 3상 한류기 시스템을제작하였다. 그림 1에서 Magnetic Core Reactor(MCR) 부분은 3상 변압기로서 1차측은 계통에 직렬로 연결되고 2차측은 전력변환기쪽으로 전력을 연계한다.
본 연구에서는 DC 리액터용 고온초전도 코일의 형태를 솔레노이드로 권선하였다. 솔레노이드권선을 선택한 이유는 한류 기용 DC 리액터로 사용하는데 있어서 높은 임계전류를 갖기에 용이하고, 전기절연의 측면에서 유리하다고 판단되었기 때문이다〔1〕.
사용한 선재는 고강도 Bi-2223 테잎을 사용하였으며 선재의 임계전류는 약 115A였다. 보빈에는 선재를 권선하기 위한 홈을 가공하였으며 안쪽부터 구리 테잎 2개와 고온초전도 선재 4개를 적층하여 권선하였다. 보빈의 재질은 GFRP로 하였으며 지름이 각기 다른 5개의 보빈들을 직렬로 연결하여, 총 권선길이는 3.
제작된 DC 리액터용 고온초전도 코일의 제원은 표1과 같다. 초전도 코일의 냉각에는 냉동기 1대를 이용하는 자연대류 방식의 과냉질소 냉각시스템을 구성하였다. 냉각조건은 65-66K, 1기압 환경이다.
제작된 시스템을 65K에서 전압-전류 특성을 측정하였다. 측정결과 시스템의 full quench는 약 490A 정도에서 발생하였으며, 한류기 정상 운전 전류인 283A의 전류 통전 시 DC 리액터 양단의 전압은 0.
사용한 사이리스터의 역방향 항복 전압이 최대 7kV이며 본 용량의 한류기에서 사고 시 각 전력변환 소자에 걸리는 전압은 약 9kV이다. 따라서 2개의 사이리스터를 직렬로 연결하여야 하는데, 전력변환소 자의 직렬연결에서 발생할 수 있는 여러 가지 문제를 해결하기 위하여 그림 1의 구조와 같이 듀얼모드 운전을 채택하였다 〔2〕. 그림 3은 듀얼모드에서 한 부분의 전력변환소자 모듈이다.
단시간 운전용 자기 철심 리액터를 설계, 제작하였다. 단시간 운전이라는 특별한 운전 조건을고려하여 전체 용량을 0.
7%이다. 몰드형으로 제작하였으며, 전력변환기를 듀얼모드로 운전하기 위하여 2차측권선은 중앙탭을 설치하였다. 그림 4는 제작된자기 철심 리 액터이다.
제작된 초전도 한류기 시스템을 이용하여 한국전기연구원 전기시험연구소(의왕)에서 한류기 단시간 운전 및 단락시험을 수행하였다. 한류기에 6.
한류기에 6.6kVrms/ 200Arms의 정상 전원을 1초간 투입한 후 3상단락시험을 행하였다. 한류기가 없을 경우를 가정한 사고전류는 4kArms 로 시험 세팅하였으며 단락 사고 시간은 최대 3 cycles(50ms)로 하였다.

대상 데이터

솔레노이드권선을 선택한 이유는 한류 기용 DC 리액터로 사용하는데 있어서 높은 임계전류를 갖기에 용이하고, 전기절연의 측면에서 유리하다고 판단되었기 때문이다〔1〕. 사용한 선재는 고강도 Bi-2223 테잎을 사용하였으며 선재의 임계전류는 약 115A였다. 보빈에는 선재를 권선하기 위한 홈을 가공하였으며 안쪽부터 구리 테잎 2개와 고온초전도 선재 4개를 적층하여 권선하였다.
보빈에는 선재를 권선하기 위한 홈을 가공하였으며 안쪽부터 구리 테잎 2개와 고온초전도 선재 4개를 적층하여 권선하였다. 보빈의 재질은 GFRP로 하였으며 지름이 각기 다른 5개의 보빈들을 직렬로 연결하여, 총 권선길이는 3.6km 이다. 제작된 코일의 인덕턴스는 약 84mH이다.
삼상 AC/DC 전력변환기를 개발하였으며 전력변환소 자는 광트리거형 사이리스터 12개를 사용하였다. 사용한 사이리스터의 역방향 항복 전압이 최대 7kV이며 본 용량의 한류기에서 사고 시 각 전력변환 소자에 걸리는 전압은 약 9kV이다.

성능/효과

측정결과 시스템의 full quench는 약 490A 정도에서 발생하였으며, 한류기 정상 운전 전류인 283A의 전류 통전 시 DC 리액터 양단의 전압은 0.135V만이 발생하였다.
(1) 6.6kV/200A급 초전도한류기의 핵심부품인 DC 리액터용 고온초전도 코일, 3상 AC/DC 전력변환기, 자기 철심 리액터 등의 제작이 성공적으로 이루어졌다.
(3) 단락 시험 결과는 회로 시뮬레이션 결과와거의 동일하게 일치하였다.
(4) 동일용량의 장시간 운전용 모델 및 22.9kV급 이상의 대용량 DC 리액터형 초전도 한류기의 개발에 필요한 파리미터들을 도출해내었다.
(2) 1초간 정상 운전 시 정격 전압, 전류 용량에서 한류기 전 시스템은 안정적으로 동작하였고, 이후 3상 단락 시험을 수행하여 사고전류를 효과적 으로 제한하였으며 , 2주기까지 의 사고제 한율은 30%이다.

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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